I vissa fall orsakar elektromagnetiska störningar bara ett irriterande brus i radion. I andra fall kan det vara livsfarligt, till exempel om signalen från mobiltelefonen påverkar elektroniska säkerhetssystem i en bil. Det blir då allt viktigare att kunna räkna på elektromagnetiska fält. Sådana beräkningar är Jan Carlssons specialområde och de är användbara i flera tillämpningar på Sveriges Tekniska Forskningsinstitut i Borås, SP, där han är anställd. Elektromagnetisk kompatibilitet, EMS, innebär ett slags värde på produkters förmåga att fungera störningsfritt och är ett av huvudintressena.
– Fordonsindustrierna är mycket intresserade av vårt arbete. Nu håller vi på med det tredje projektet där vi samarbetar med alla fordonstillverkare i Sverige. Det intressanta är att vi, tillsammans med Chalmers, har tagit fram en så kallad hybridkod som medför fantastiska möjligheter. Vi kan få CAD-filer från biltillverkaren och direkt räkna på de elektromagnetiska fälten i bilen, som till exempel orsakas av strömmen i kablarna, och även testa alternativa placeringar. För tillverkarna är det oerhört mycket värt att kunna simulera detta i datorn.
Med hjälp av dataprogram simuleras alltså de elektromagnetiska fält som bildas av både elektriska ledningar och annat. Dagens bilar blir ju också alltmer packade med olika slags antenner som GPS, mobiler, bluetooth och krockradar. Det gäller att hitta de bästa placeringarna och se till att allt detta fungerar bra tillsammans, det vill säga är kompatibelt.
– I simuleringarna för fordon kan man även placera in en förare bakom ratten. Då visas tydligt hur elektromagnetiska fält går in i kroppen och hur det påverkar antenndiagrammen. Nyligen tittade vi på en bil där föraren dessutom pratade i mobiltelefon, och simulerade med olika antal passagerare.
Störningar kan vara livsfarliga
Jan Carlsson har redan tidigare samarbetat mycket med Chalmers. Han anställdes på SP och blev färdig med sin avhandling i EMC som industridoktorand på Chalmers 1998. Det var då den första avhandlingen i ämnet.
– Man har känt till fenomenet med elektromagnetisk störning ända sedan 1920-talet, när det började märkas att elektriska apparater kunde störa radion. Under Vietnamkriget hände ett mer drastiskt exempel på störningseffekt, när ett amerikanskt hangarfartygs radar påverkade en glappande kabel att utlösa en raket från ett flygplan som stod på däck. Det var förstås en katastrof där många dödades och skadades.
Det går naturligtvis att skydda utrustningen på olika sätt, till exempel genom metallhöljen och skärmar. Men i bilar jagar man idag gram och det skulle vara otänkbart att täcka alla kablar med ett metallhölje. Utformningen och placeringen av elektriska och elektroniska enheter är då avgörande.
Nu när säkerhetssystem i samhället i så hög grad styrs av elektronik har EMC blivit högaktuellt. I och med att EU utfärdade tvingande direktiv 1996 som innebär att alla apparater ska vara EMC-godkända, trodde många att behovet av testning skulle öka dramatiskt. Flera testlabb kördes igång, men uppgången blev inte så stor och vissa har tvingats dra ned igen. Men SP går mot strömmen och bygger ut, bland annat för att kunna erbjuda kunder kalibrering av test-antenner för EMC, som det finns ett stort intresse av. Man har även ett samarbete med Ericsson i Mölndal kring deras nya mätsträcka, där tanken är att kunna erbjuda ackrediterade antennmätningar med hög noggrannhet åt andra kunder.
En modell av en bil med förare och tre passagerare där föraren pratar i mobiltelefon. Bilden visar det elektriska fältet i ett snitt genom bilen vid frekvensen 875 MHz.
Testar mobilantenner
Under senare tid har Jan Carlsson samarbetat mycket tillsammans med antenngruppen på Chalmers och studerat så kallade patch-antenner, som bland annat finns i basstationer. De har även testat mobiltelefoners antenner.
– Vi använder en modväxlarkammare, som inte är ny i sig, men att testa mobiltelefonantenner i den är nytt. Kammaren är bara ungefär en och en halv kubikmeter och mycket enklare att arbeta med än stora eko-fria rum. Dessutom kan vi placera in en attrapp av ett människohuvud och direkt se i hur hög grad effekten sjunker, det vill säga hur stor del som försvinner in i huvudet. Man kan också mäta effekten av telefonens och antennens olika positioner.
Själv är Jan Carlsson inte särskilt rädd för mobiltelefonens strålning.
– Fast jag använder den inte så mycket. Trots allt försvinner uppåt 80 procent av effekten in i huvudet. Det finns helt klart mycket att göra när det gäller antennernas utformning, och det skulle jag gärna gå vidare med. Vi har redan en industridoktorand som ska titta på hur man kan rikta och anpassa de olika elektromagnetiska fälten.
Intervjun gjordes 2003 av Sofie Hebrand för skriften Ny kunskap.
En modell av en bil som bestrålas med en elektromagnetisk plan våg med vertikal polarisation rakt framifrån. Bilden visar det elektriska fältet i ett snitt genom bilen vid en tidpunkt då den plana vågen har passerat bakrutan.